JP4293734B2 - Electric power steering control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵系に接続された電動機により、運転者による操舵動作をアシストする電動式パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に、操舵系の操舵角に応じて反力トルクを付与する電動式パワーステアリング装置において、反力トルクを操舵系の反力に基づいて補正することにより、車両が摩擦係数の低い路面を走行中における操舵制御性能の改善に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、運転者により操舵ハンドルに与えられる操舵角を車輪の転舵角に変換する操舵系に電動機を接続し、この電動機の駆動力を操舵系に付加することによって運転者の操舵力を軽減するようにした電動パワーステアリング装置が知られている。このような電動パワーステアリング装置の代表的な一例を図24に示す。
【0003】
図24に示す電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル1に一体的に結合されたステアリングシャフト2に、自在継手3a、3bを有する連結軸3を介して連結されたピニオン4と、そのピニオン4に噛合して車幅方向に往復動し得ると共に、タイロッド5、5を介して左右の前輪6、6のナックルアーム7、7(図24では一方のみ図示)にその両端が連結されたラック軸8で構成されたラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵力発生機構9と、この手動操舵力発生機構9により発生される操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するように、ラック軸8と同軸的に配設され、且つ接続された電動機10と、ピニオン4に作用する運転者の手動操舵力を検出するための操舵力検出手段11と、操舵ハンドル1の回転角を検出するための舵角検出手段12と、これらの操舵力検出手段11の検出値TP及び舵角検出手段12の検出値θに基づいて電動機10の出力を制御するための制御手段13とを備えている。
【0004】
制御手段13は、図25に示すように、電動機10の発生するべき目標トルクを設定し、且つその目標トルク値を出力する出力目標値発生手段14と、この出力目標値発生手段14により出力される目標トルク値に基づいて電動機10を駆動制御する電動機駆動手段15とを備え、操舵力検出手段11の出力TPに基づいて電動機10に発生させる補助操舵力を制御するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来形式の電動式パワーステアリング装置に於いては、積雪路等の摩擦係数の低い路面で操舵する場合、路面反力が小さいために補助操舵力が過剰傾向となり、運転者に違和感を与える、という問題点があった。
【0006】
このような不都合、すなわち、滑り易い路面で操舵ハンドル1を切りすぎてしまう傾向となることを改善するものとして、特開昭64−74168号公報には、所定の走行条件の下で操舵ハンドルに回転抵抗を付与し得るように構成されたパワーステアリング装置が開示されている。
【0007】
しかるに、この技術は、例えば路面摩擦係数に応じて操舵系に加える回転抵抗を制御するものであるため、操舵ハンドルの戻し操作に対しても抵抗が加わるという不都合があった。
【0008】
さらに、特開平9−58506号公報には、運転者により手動操舵系に加えられる操舵力値と、路面の摩擦係数に基づいて設定された手動操舵系の最大許容舵角値とに基づいて、手動操舵系に付加する動力を発生する電動機の出力を制御するようにした操舵装置の電動規制御装置が開示されている。
【0009】
しかしながら、この技術は、手動操舵系の操舵角が限界舵角(最大許容舵角値)に近づくにつれて、電動機によるアシストを低減して操舵反力が大きくなるように電動機の出力トルクを制御するため、運転者は滑り易い路面の感触を得ることが難しく、さらに、ハンドルを切りすぎてしまう傾向があるという問題点があった。さらに、この技術では、路面の摩擦係数を検出する必要があるが、路面の摩擦係数は、路肩側にのみ雪が残っている場合等のように、左右車輪で異なることも多く、また刻一刻と変化するため路面摩擦係数を精度良く検出することが難しいという問題点があった。
【0010】
そこで、本発明は、上述したような問題点を解決しようとするもので、走行条件に応じて操舵ハンドルに適切な操舵反力を与えることができる操舵装置の電動機制御装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵ハンドルの中立位置からの回転角度を表す操舵角を検出する操舵角センサと、車両の走行する路面の路面反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0013】
さらに、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、ステアリング軸反力トルクから摩擦項を減算した状態量である車両の走行する路面の路面反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記路面反力トルク決定部にで求められた路面反力トルクにゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0014】
さらにまた、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両の走行する路面の路面反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記路面反力トルク決定部により求められた路面反力トルクにゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、ステアリング軸反力トルクから摩擦項を減算した状態量である前記路面反力トルクが大きい時、すなわちステアリング軸反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時、すなわちステアリング軸反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量を検出する状態量センサと、前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0016】
さらに、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量を検出する状態量センサと、車両の走行する路面の路面反力トルクを決定する路面反力トルク決定部と、前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0017】
さらにまた、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵ハンドルの中立位置からの回転角度を表す操舵角を検出する操舵角センサと、操舵系に接続された動力操舵用の電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出器と、自動車の運転者が操舵する際のトルクを検出する操舵トルクセンサと、前記モータ電流検出器により検出されたモータ電流と前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクとから操舵系の反力トルクを推定するステアリング軸反力トルク演算部と、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【0018】
また、前記操舵系の反力トルクTtranは、下記の式、
Ttran = Thdl + Tassist − J・dw/dt
ここで、Thdlは操舵トルク、Tassistはモータによるアシストトルク、J・dw/dtはモータの慣性トルク、
により求めることを特徴とするものである。
【0019】
さらに、前記路面反力トルクは、前記操舵系の反力トルクから前記操舵系の摩擦トルクを減算して求めることを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【0021】
実施の形態1.
図1は、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置の概略構成を示す図である。この図1の電動式パワーステアリング制御装置は、運転者が操舵ハンドル101を切った時に操舵系に加わる操舵トルクThdlをトルクセンサ103で測定し、その操舵トルクに応じてアシストトルクTassistを電動機105により発生させることを主な機能とするものである。また、より良い操舵フィーリングや操縦安定性を実現するため、操舵ハンドル101の回転角(ハンドル角)を検出するハンドル角センサ107、電動機105の回転角(モータ角)或いは回転速度(モータ角速度)(これを微分してモータ角加速度を得る場合も有る)を検出する回転センサ(図示せず)を設け、これらの出力を電子制御ユニット(ECU)111に入力するようにしてもよい。また、電動機105に流れる電流(電流検出信号)及びモータ端子間にかかる電圧(電圧検出信号)もECU111に取り込む。
【0022】
力学的には、操舵トルクThdlとアシストトルクTassistとの和が、操舵系の反力(以後、ステアリング軸反力トルクと称す)Ttranに抗して操舵系を回転させる。また、操舵ハンドル101を回転させる時には、電動機105の慣性力J・dw/dtも作用し、結局、次式の関係が成立する。
Ttran = Thdl + Tassist − J・dw/dt
【0023】
電動機105によるアシストトルクTassistは、次式の関係が成立する。
Tassist = Ggear・Kt・Imtr
ここで、Ggearは電動機105からステアリング軸101へアシストトルクを伝達する減速ギアのギア比、Ktはトルク定数、Imtrは電動機105を流れる電流(モータ電流)である。
【0024】
また、ステアリング軸反力トルクTtranは、車両が走行する路面からの反力を表す路面反力トルクTalignと操舵機構内の摩擦トルクTfricとの和である。
【0025】
ECU111は、上述の各種センサ信号から、電動機105へ供給する電流の目標値(モータ電流目標値)を演算し、このモータ電流目標値に対して、電動機105を流れる実電流が一致するように電流制御を行なう。これにより、電動機105は、電流値Imtrにトルク定数Ktとギア比Ggearとを乗じた所定のトルクを発生し、運転者の操舵により発生するトルクをアシストする。
【0026】
図2は、本発明の実施の形態1に係るECU111の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0027】
図2に示すように、ECU111は、操舵トルク制御器121、戻しトルク補償器123、ダンピング補償器125、慣性補償器127、図示しない車速センサ等から車速信号を入力して車速を検出する車速検出器129、トルクセンサ103からの操舵トルク信号を入力する操舵トルク検出器131、ステアリング軸反力トルク信号を入力するステアリング軸反力トルク検出器133、ハンドル角センサ107からハンドル角(ハンドル中立位置からの回転角)を入力するハンドル角検出器135、電動機105から電圧検出信号及び電流検出信号を入力して電動機105の回転速度を検出するモータ速度検出器137、モータ速度検出器137の出力から電動機105の回転加速度を求めるモータ加速度検出器139を備えている。これらの制御器や補償器には、車速検出信号が入力され、入力された車速検出信号に基づいて制御パラメータが変更される。また、操舵トルク制御器121の出力は加算器141に入力され、ここで、操舵トルク制御器121の出力に、戻しトルク補償器121の出力、ダンピング補償器125の出力、慣性補償器127の出力が加算されて電流目標値が演算される。この電流目標値は減算器143に入力され、ここで、電流目標値から、電動機105を流れる電流を検出するモータ電流検出器147の出力(モータ電流値)が減算されてモータ駆動器145へ入力される。モータ駆動器145は、減算器143からの出力信号に基づいて電動機105への供給電流を制御する。ここで、本発明において新規な要素は戻しトルク補償器123であるので、この戻しトルク補償器123について以下に詳述する。
【0028】
以下、戻しトルク補償器123の動作について、図3のフローチャートに基づいて説明する。先ず、検出された操舵トルクThdlを読み込んでメモリに記憶し(ステップS1)、モータ速度信号を読み込んでメモリに記憶し(ステップS2)、さらにステアリング軸反力トルクを読み込んでメモリに記憶し(ステップS3)、操舵角θhdlを読み込んでメモリに記憶する(ステップS4)。次いで、モータ速度信号を微分してモータ加速度信号を演算し(ステップS5)、操舵トルクThdlに基づいて基本目標電流Ibaseを演算し(ステップS6)、ダンピング電流Idampを演算し(ステップS7)、慣性補償電流Iinerを演算する(ステップS8)。次ぎに、ステアリング軸反力トルクから、図4に示すようなマップ図(ステアリング軸反力とゲインとの関係図)に従って操舵角F/Bゲインを決定する(ステップS9)。ハンドルを切り込む時には、操舵角F/Bゲインが小さく、一方、ハンドルを戻す時には、操舵角F/Bゲインが大きくなる。操舵角θhdlに、ステアリング軸反力トルクによる操舵角F/Bゲインを乗じてハンドル戻し電流Itireを求める(ステップS10)。基本目標電流Ibaseにハンドル戻し電流Itireを加えて目標電流Irefを計算する(ステップS11)。ハンドル戻し電流Itireが重畳反力トルクとして作用する。
【0029】
本実施の形態1によれば、重畳反力トルクを演算するゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルク増大させることが可能となるので、図5(a)に示すように、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合(図5(b))に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量の向上が可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが(図6(b))、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので(図6(a))、運転者が滑りやすい路面でハンドルを切り過ぎることを防止することができる。
【0030】
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0031】
戻しトルク補償器123では、ハンドル角検出器135で検出されたハンドル角にゲインを乗じて重畳反力トルクを演算し、各制御器/補償器の出力の和を演算する加算器141に出力される。この時のゲインを、上記実施の形態1ではステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更したが、本実施の形態2では、路面反力トルク検出器149の出力に基づいて変更する。これ以外は、上記実施の形態1と全く同様である。
【0032】
この実施の形態2の動作を図8のフローチャートに基づいて説明する。上記実施の形態1では、図3のフローチャートのステップS3において、ステアリング軸反力トルクを読み込んでメモリに記憶し、ステップS9において、操舵角F/Bゲインをステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更したが、本実施の形態2では、図8に示すように、ステップS2でモータ速度信号を読み込んでメモリに記憶した後、ステップS12において、路面反力トルクを読み込んでメモリに記憶し、ステップS8の後のステップS9Aにおいて、操舵角F/Bゲインを、路面反力トルク検出器149の出力に基づいて変更し、ステップS10において、操舵角θhdlに、路面反力トルクによる操舵角F/Bゲインを乗じてハンドル戻し電流Itireを求めるようにしたものである。本実施の形態2のこれら以外のステップは、上記実施の形態1と全く同様である。
【0033】
本実施の形態2では、上記実施の形態1で説明したと同様の効果が期待できる上、ラック・アンド・ピニオン機構のラックにロードセルを設ける等により、路面反力トルクを直接測定する場合には、本実施の形態2のように、ステアリング軸反力トルクではなく、路面反力トルクに基づいてゲインを変更する構成とすれば良い。
【0034】
実施の形態3.
図9は、本発明の実施の形態3の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。本実施の形態3は、上記実施の形態1のハンドル角検出器135の代わりに、路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器149を設けたものである。
【0035】
上記実施の形態1では、ハンドル角にゲインを乗じて重畳反力トルクを演算したが、本実施の形態3では、路面反力トルクにゲインを乗じて重畳反力トルクを演算するものである。すなわち、ステップS2の後、ステップS12において、路面反力トルクを読み込んでメモリに記憶し、次いでステップS13でステアリング軸反力トルクを読み込んでメモリに記憶し、ステップS9において、ステアリング軸反力トルクから、図4に示すようなマップ図に従って操舵角F/Bゲインを決定した後、ステップS10Bにおいて、路面反力トルク検出器149からの路面反力トルクにゲインを乗じて重畳反力トルクを演算し、この重畳反力トルクが各制御器/補償器の出力の和を演算する加算器141に出力される。本実施の形態3は、これ以外においては上記実施の形態1と全く同様であり、ゲインをステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更するようにしたものである。ハンドルを切り込む時には路面反力トルクF/Bゲインが小さく、ハンドルを戻す時には路面反力トルクF/Bゲインが大きくなる。
【0036】
本実施の形態3によれば、ハンドル角を検出しなくしても、ステアリング軸反力が小さい場合には、ハンドルの切り込み角度にほぼ比例した重畳反力トルクを発生させ、ステアリング軸反力が大きい場合には、重畳反力トルクを小さくすることができる。
【0037】
実施の形態4.
図11は、本発明の実施の形態4の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0038】
上記実施の形態1では、ハンドル角にゲインを乗じて重畳反力トルクを演算したが、本実施の形態4では、ヨーレートにゲインを乗じて重畳反力トルクを演算し、各制御器/補償器の出力の和を演算する加算器141に出力される。これ以外は、上記実施の形態1と全く同様であり、ゲインをステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更するようにしたものである。
【0039】
この実施の形態4の動作を図12のフローチャートに基づいて説明する。上記実施の形態1では、ハンドル角にゲインを乗じて重畳反力トルクを演算したが、本実施の形態4では、ステップS2の後、ステップS14においてヨーレートγを読み込んでメモリに記憶し、ステップS10Cにおいて、ヨーレートγにゲインを乗じて重畳反力トルクを演算する。これ以外は上記実施の形態1と全く同様であり、ゲインはステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更する。ハンドルを切り込む時にはヨーレートF/Bゲインは小さく、ハンドルを戻す時にはヨーレートF/Bゲインは大きくなる。また、ヨーレートγに代えて、これ以外の車両状態量である横加速度、或いは、横滑り角にゲインを乗ずるような構成としても良い。
【0040】
本実施の形態4の場合には、重畳反力トルクをヨーレートとゲインとの積とすることにより、車両挙動に応じた重畳反力トルクを発生させることができるようになり、車両がスピンしかけている場合等で、ハンドル角が小さいにもかかわらず、ヨーレートが大きく出ているような場合に、大きな重畳反力トルクを与えることができるので、運転者がスピン防止のためのカウンタステア動作を行い易くなる。
【0041】
実施の形態5.
図13は、本発明の実施の形態5の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0042】
本実施の形態5では、上記実施の形態4において検出されたヨーレートを位相補償したものにゲインを乗じて重畳反力トルクを演算し、各制御器/補償器の出力の和を演算する加算器141に出力する。これ以外は、上記実施の形態4と全く同様であり、ゲインをステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更するものである。
【0043】
この実施の形態5の動作を図14のフローチャートに基づいて説明する。本実施の形態5は、ステップS8の後のステップS15において、上記実施の形態4において検出されたヨーレートγに後述するように位相補償を施し、ステップS9の後のステップS10Dにおいて、上記実施の形態4において検出されたヨーレートγを位相補償したものγpに、ゲインを乗じて重畳反力トルクを求めたものである。これ以外は上記実施の形態4と全く同様であり、ゲインはステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更される。ハンドルを切り込む時にはヨーレートF/Bゲインが小さく、戻す時はヨーレートF/Bゲインが大きくなる。また、ヨーレートの代わりに、これ以外の車両状態量である横加速度、或いは、横滑り角βにゲインを乗ずるような構成としても良い。
【0044】
位相補償は次のような演算で行なう。(参考文献:カバヤ工業株式会社:自動車の操縦性と操安性、山海堂、p175(1996))
【0045】
ヨーレートの位相補償の場合:
ハンドル角からヨーレートへの伝達関数は次式により表される。
【数1】
但し、D(s)は次式で表される。
【数2】
ここで、
m:車両重量
I:車両重心を通るz軸回りの慣性モーメント
L:ホイールベース(l=lf+lr)
lf、lr:前、後車軸から重心までの水平距離
Ff、Fr:前、後輪タイヤのコーナリングフォース
Kf、Kr:前、後輪タイヤのコーナリングパワー
n:ステアリングギア比
V:車速
θ:ハンドル操舵角
γ:ヨーレート
s:ラプラス演算子
A:スタビリティファクタ
であり、Aは次式により表される。
【数3】
上記ハンドル角からヨーレートへの伝達関数は、簡易的に、次のような形で表すことができる
【数4】
上記伝達関数よりヨーレートからハンドル角への伝達関数は次のような形で表すことができる。
【数5】
このままでは実現不可能なので、この伝達関数に次のような位相補償のLPFを加える。
【数6】
最終的に、ヨーレートからハンドル角への伝達関数に上記位相補償LPFを加えて、次のような伝達関数で実現することができる。
【数7】
これをよく知られた手法にて離散化することにより、次のような形にしてマイコンで実現する。
【数8】
【0046】
横加速度の位相補償の場合:
ハンドル角から横Gへの伝達関数は次式により表される。
【数9】
上記伝達関数よりヨーレートからハンドル角への伝達関数は次のような形で表すことができる。
【数10】
これをよく知られた手法にて離散化することにより、ヨーレートのときと同様の形をとる。
【0047】
横滑り角の位相補償の場合:
ハンドル角から横滑り角への伝達関数は次式のように表すことができ、伝達関数としては、ヨーレートのときと同様の形をとる。
【数11】
【0048】
本実施の形態5の場合には、ヨーレートは、ハンドル角に対して時定数が1Hz強の位相遅れの特性を有するので、速く操舵した場合には、重畳反力トルクの位相がハンドルの角度に対して若干遅れるため、運転者が違和感を感じる場合がある。これを防止するために、ハンドル角に対するヨーレートの伝達関数の逆関数に相当する位相補償器に通して位相を進めたヨーレートに対してゲインを乗ずるようにしておけば、車両挙動が安定している場合には、ハンドル角にゲインを乗じた場合と同様の操舵フィーリングが得られる。また、例えば低μ路において、図15に示すようなハンドル操作で、図16のように車両がスピンした場合には、高μ路等で通常走行した場合よりもヨーレートは大きくでる。その結果、ヨーレートF/Bした方が、操舵角F/Bした場合よりも、ハンドル戻し電流Itireが大きく、即ち、重畳反力トルクも大きくなるので(図17参照)、スピンし始めた場合のカウンタステアも容易にできる。
【0049】
実施の形態6.
図18は、本発明の実施の形態6の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0050】
この実施の形態6は、ステアリング軸反力トルクを操舵トルク検出器131の出力と電動機105の電流を検出するモータ電流検出器147の出力から推定して用いる点以外は、上記実施の形態1と全く同様である。
【0051】
この実施の形態6の動作を図19のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、上記実施の形態1における図3のステップS3の動作「ステアリング軸反力トルク読み込みメモリに記憶」を具体的に表したものである。
【0052】
先ず、ステップS31において、操舵トルクThdlを読み込んでメモリに記憶し、ステップS32で、電動機105の電流を検出するモータ電流検出器147の出力Tassistを読み込んでメモリに記憶し、次にステップS33で、ステアリング軸反力トルクTtranを、操舵トルクThdlとモータ電流検出器147の出力Tassistとから推定し、ステップS34で、このようにして推定したステアリング軸反力トルクTtranをメモリに記憶する。
【0053】
ステアリング軸反力トルクTtranは、一般的に、特に電動機105の慣性モーメントが大きくない場合には、下式の関係で、操舵トルクThdl、電動機105によるアシストトルクTassistと釣り合う。
Ttran = Thdl + Tassist
このうち、操舵トルクThdlは、電動パワーステアリングでは、必ず測定するものであり既知である。また、電動機105によるアシストトルクTassistは、次式の関係が成立する。
Tassist = Ggear・Kt・Imtr
【0054】
この実施の形態6の場合には、ステアリング軸反力トルクセンサを追加する必要がなくなる。その他の効果については、上記実施の形態1と全く同様である。
【0055】
実施の形態7.
図20は、本発明の実施の形態7の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0056】
この実施の形態7は、ステアリング軸反力トルクを、操舵トルク検出器131の出力と電動機105の電流を検出するモータ電流検出器147の出力とに加えて、電動機105の回転加速度を検出するモータ加速度検出器139の出力も用いて推定する点以外は、上記実施の形態6と全く同様である。
【0057】
この実施の形態7の動作を図21のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、上記実施の形態1における図3のステップS3の動作「ステアリング軸反力トルクを読み込みメモリに記憶」について具体的に表したものである。
【0058】
上記実施の形態6では、ステアリング軸反力トルクTtranを操舵トルクThdlとモータ電流検出器147の出力Tassistから推定したが、本実施の形態7では、電動機105の回転加速度も加えて推定する。その他は上記実施の形態6と全く同様である。
【0059】
すなわち、本実施の形態7では、ステップS32の後に、ステップS35において、モータ加速度検出器139よりモータ加速度を読み込んでメモリに記憶し、次いでステップS33Aで、ステアリング軸反力トルクTtranを、操舵トルクThdlと、モータ電流検出器147の出力Tassistと、モータ加速度検出器139の出力とから推定し、ステップS34で、このようにして推定したステアリング軸反力トルクTtranをメモリに記憶する。
【0060】
ステアリング軸反力トルクTtranは、下式の関係で、操舵トルクThdl、電動機105によるアシストトルクTassist、電動機105の慣性トルクJ・dω/dtと釣り合う。
Ttran = Thdl + Tassist − J・dω/dt
このうち、操舵トルクThdlは、電動パワーステアリングでは、必ず測定するものであり既知である。また、上述したように、電動機105によるアシストトルクTassistは、次式の関係が成立する。
Tassist = Ggear・Kt・Imtr
【0061】
この実施の形態7の作用効果は上記実施の形態6と同様である。
【0062】
実施の形態8.
図22は、本発明の実施の形態8の機能構成を示すブロック図である。この図において、一点鎖線で囲まれた部分が、電動機105に印加する電流の目標値を演算する部分である。
【0063】
この実施の形態8は、ステアリング軸反力トルクを操舵トルク検出器131の出力とモータ電流検出器147の出力とに加えて、モータ加速度検出器139の出力も用いて推定する点、路面反力トルクをステアリング軸反力トルクから推定し、ゲインをステアリング軸反力トルク検出器133の出力に応じて変更すること以外は、実施の形態3と全く同様である。
その原理並びに効果は、請求項6の効果の欄と全く同様である。
【0064】
この実施の形態8の動作を図23のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、上記実施の形態3における図10のステップS3の動作「ステアリング軸反力トルクを読み込みメモリに記憶」及びステップS12の動作「路面反力トルクを読み込みメモリに記憶」について具体的に表したものである。
【0065】
すなわち、ステップS31乃至ステップS34までのステアリング軸反力トルクを推定するまでの動作は上記実施の形態7と同様であり、ステップS35において、推定したステアリング軸反力トルクから路面反力を推定しており、これ以外は実施の形態3と全く同様である。
【0066】
路面反力Talignは、ステアリング軸反力トルクTtranから摩擦項Tfrp・sgn(ω)を減算したものであり、次式により表される。
Talign = Ttran− Tfrp・sgn(ω)
【0067】
この実施の形態8の場合には、ラック・アンド・ピニオン機構のラックにロードセルを配置するなどした新たなセンサを設ける必要がなくなる。その他の効果については上記実施の形態3と同様である。
【0068】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力が小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクを演算するためのゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルクを増大させることが可能となるため、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量を向上させることが可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので、滑りやすい路面での運転者のハンドルの切り過ぎを防止できる。
【0069】
また、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵ハンドルの中立位置からの回転角度を表す操舵角を検出する操舵角センサと、車両の走行する路面の反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクを演算するためのゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルクを増大させることが可能となるため、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量を向上させることが可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので、滑りやすい路面での運転者のハンドルの切り過ぎを防止できる。さらに、重畳反力トルクを操舵角とゲインとの積とすることにより、ハンドル角を検出することなく、ステアリング軸反力が小さい場合には、ハンドルの切り込み角度にほぼ比例した重畳反力トルクを発生させ、ステアリング軸反力が大きい場合には、重畳反力トルクを小さくすることが実現できる。
【0070】
さらに、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、車両の走行する路面の反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記路面反力トルク決定部にで求められた路面反力にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力が小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクを演算するためのゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルクを増大させることが可能となるため、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量を向上させることが可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので、滑りやすい路面での運転者のハンドルの切り過ぎを防止できる。さらに、ラック・アンド・ピニオン機構のラックにロードセルを設けること等により、路面反力トルクを直接測定する場合には、ステアリング軸反力トルクでなく、路面反力トルクに基づいてゲインを変更する。
【0071】
さらにまた、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両の走行する路面の反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、前記路面反力トルク決定部により求められた路面反力トルクにゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクを演算するためのゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルクを増大させることが可能となるため、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量を向上させることが可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので、滑りやすい路面での運転者のハンドルの切り過ぎを防止できる。さらに、ラック・アンド・ピニオン機構のラックにロードセルを設けること等により、路面反力トルクを直接測定する場合には、ステアリング軸反力トルクでなく、路面反力トルクに基づいてゲインを変更することができる。
【0072】
また、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量を検出する状態量センサと、前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力が小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクをヨーレート、横加速度、横滑り角の内の何れかの状態量とゲインとの積とすることにより、車両挙動に応じた重畳反力トルクを発生させることができるようになり、車両状態が不安定な場合等で、ハンドル角と車両挙動の関係が通常走行時と異なる場合にも、適切な重畳反力トルクを与えることができる。
【0073】
さらに、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量を検出する状態量センサと、車両の走行する路面の反力トルクを決定する路面反力トルク決定部と、前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクをヨーレート、横加速度、横滑り角の内の何れかの状態量とゲインとの積とすることにより、車両挙動に応じた重畳反力トルクを発生させることができるようになり、車両状態が不安定な場合等で、ハンドル角と車両挙動の関係が通常走行時と異なる場合にも、適切な重畳反力トルクを与えることができる。
【0074】
さらにまた、本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置は、操舵ハンドルの中立位置からの回転角度を表す操舵角を検出する操舵角センサと、操舵系に接続された動力操舵用の電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出器と、自動車の運転者が操舵する際のトルクを検出する操舵トルクセンサと、前記モータ電流検出器により検出されたモータ電流と前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクとから操舵系の反力トルクを推定するステアリング軸反力トルク演算部と、前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力が小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、を備えるので、重畳反力トルクを演算するためのゲインを可変とすることにより、ステアリング軸反力トルクが大きい時には、重畳反力トルクを低減させ、ステアリング軸反力が小さい時には重畳反力トルクを増大させることが可能となるため、重畳反力トルクを加えた補償後のステアリング軸反力は、ゲイン一定の場合に比べて、必要以上に補償後のステアリング軸反力を大きくすることなしに、ハンドルの戻り量を向上させることが可能となる。また、滑りやすい路面では、ゲイン一定の場合、ハンドルを切り込んでいった場合の路面反力の低下が判りにくくなるが、ハンドル戻し方向のトルクを演算するゲインを可変とすることにより、滑りやすい感触を運転者が判り易くなるので、滑りやすい路面での運転者のハンドルの切り過ぎを防止できる。さらに、重畳反力トルクを操舵角とゲインとの積とすることにより、ハンドル角を検出することなく、ステアリング軸反力が小さい場合には、ハンドルの切り込み角度にほぼ比例した重畳反力トルクを発生させ、ステアリング軸反力が大きい場合には、重畳反力トルクを小さくすることが実現できる。
【0075】
また、前記操舵系の反力トルクTtranは、下記の式、
Ttran = Thdl + Tassist − J・dw/dt
ここで、Thdlは操舵トルク、Tassistはモータによるアシストトルク、J・dw/dtはモータの慣性トルク、
により求めるので、一般的に、特に摩擦の大きさTfrpは既知であるため、電動機の回転方向さえ判れば補償可能であり、電動機の回転方向は、電動機や、逆起電圧の推定値から判るので補償を行うことができる。また、この場合にも、ラック・アンド・ピニオン機構のラックにロードセルを配置するなどした新たなセンサを設ける必要が無くなる。
【0076】
さらに、前記路面反力トルクは、前記操舵系の反力トルクから前記操舵系の摩擦トルクを減算して求めるので、路面反力トルクを実測する必要が無く、従って路面反力トルクセンサを設ける必要が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電動式パワーステアリング制御装置の概略構成を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態1によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の実施の形態1による戻しトルク補償部の動作を表すフローチャートである。
【図4】 本発明の実施の形態1におけるステアリング軸反力とゲインとの関係を示すマップ図である。
【図5】 本発明の実施の形態1におけるハンドル角とステアリング軸反力トルクとの関係を示す図で、(a)は本発明の場合、(b)は従来例の場合をそれぞれ表している。
【図6】 本発明の実施の形態1における滑りやすい路面でのハンドル角とステアリング軸反力トルクとの関係を示す図で、(a)は本発明の場合、(b)は従来例の場合をそれぞれ表している。
【図7】 本発明の実施の形態2によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図8】 本発明の実施の形態2の戻しトルク補償部の動作を表すフローチャートである。
【図9】 本発明の実施の形態3によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図10】 本発明の実施の形態3の戻しトルク補償部の動作を表すフローチャートである。
【図11】 本発明の実施の形態4によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図12】 本発明の実施の形態4の戻しトルク補償部の動作を表すフローチャートである。
【図13】 本発明の実施の形態5によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図14】 本発明の実施の形態5の戻しトルク補償部の動作を表すフローチャートである。
【図15】 本発明の実施の形態5におけるハンドル角の時間応答を示す図である。
【図16】 本発明の実施の形態5におけるヨーレートの時間応答を示す図である。
【図17】 本発明の実施の形態5におけるハンドル戻しトルクの時間応答を示す図である。
【図18】 本発明の実施の形態6によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図19】 本発明の実施の形態6の戻しトルク補償部の動作の一部を表すフローチャートである。
【図20】 本発明の実施の形態7によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図21】 本発明の実施の形態7の戻しトルク補償部の動作の一部を表すフローチャートである。
【図22】 本発明の実施の形態8によるECUの機能構成を示すブロック図である。
【図23】 本発明の実施の形態8の戻しトルク補償部の動作の一部を表すフローチャートである。
【図24】 従来の電動式パワーステアリング制御装置の概略構成図である。
【図25】 従来の電動式パワーステアリング制御装置における、電動機を制御する制御手段の機能構成を示す図である。
【符号の説明】
101 操舵ハンドル、103 トルクセンサ、105 電動機、107 ハンドル角センサ、111 ECU、121 操舵トルク制御器、123 戻しトルク補償器、125 ダンピング補償器、127 慣性補償器、129 車速検出器、131 操舵トルク検出器、133 ステアリング軸反力トルク検出器、135 ハンドル角検出器、137 モータ速度検出器、139 モータ加速度検出器、141 加算器、143 減算器、145 モータ駆動器、147 モータ電流検出器、149 路面反力トルク検出器、151 ヨーレート検出器、153 ヨーレート位相検出器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering device that assists a steering operation by a driver with an electric motor connected to a steering system, and in particular, an electric power that applies a reaction torque according to a steering angle of the steering system. In the steering device, the reaction force torque is corrected based on the reaction force of the steering system, thereby improving the steering control performance while the vehicle is traveling on a road surface having a low friction coefficient.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electric motor is connected to a steering system that converts a steering angle given to a steering wheel by a driver into a steering angle of a wheel, and the driving force of the electric motor is added to the steering system to reduce the steering force of the driver. Such an electric power steering device is known. A typical example of such an electric power steering apparatus is shown in FIG.
[0003]
The electric power steering apparatus shown in FIG. 24 is connected to a
[0004]
As shown in FIG. 25, the control means 13 sets a target torque to be generated by the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional electric power steering device, when steering on a road surface with a low coefficient of friction such as a snowy road, the auxiliary steering force tends to be excessive because the road surface reaction force is small, and the driver feels uncomfortable. There was a problem of giving.
[0006]
In order to improve such an inconvenience, that is, the tendency to cut the
[0007]
However, this technique controls the rotational resistance applied to the steering system in accordance with, for example, the road surface friction coefficient, and thus has a disadvantage that resistance is also applied to the steering wheel returning operation.
[0008]
Furthermore, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-58506, based on the steering force value applied to the manual steering system by the driver and the maximum allowable steering angle value of the manual steering system set based on the friction coefficient of the road surface, There is disclosed a power regulation control device for a steering device that controls the output of an electric motor that generates power to be applied to a manual steering system.
[0009]
However, this technique controls the output torque of the electric motor so that the steering reaction force increases as the steering angle of the manual steering system approaches the limit steering angle (maximum allowable steering angle value) to reduce the assist by the electric motor. The driver has a problem that it is difficult to obtain a feel of a slippery road surface, and further, the driver tends to cut the steering wheel too much. Furthermore, with this technology, it is necessary to detect the friction coefficient of the road surface, but the friction coefficient of the road surface is often different between the left and right wheels, such as when snow remains only on the road shoulder side. Due to the change, there is a problem that it is difficult to accurately detect the road friction coefficient.
[0010]
Accordingly, the present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device for a steering device that can apply an appropriate steering reaction force to a steering wheel in accordance with traveling conditions. It is what.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an electric power steering control device according to the present invention includes a steering shaft reaction force torque sensor for detecting a reaction torque of a steering system, and a gain obtained by multiplying a steering angle detected by the steering angle sensor. A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the steering wheel return direction, and when the reaction force torque of the steering system is large, the superimposed reaction force torque is reduced and the reaction force of the steering system is reduced. torque And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque.
[0012]
An electric power steering control device according to the present invention includes a steering angle sensor that detects a steering angle that represents a rotation angle from a neutral position of a steering wheel, and a road surface on which the vehicle travels. Road surface A road surface reaction force torque determining unit for obtaining a reaction force torque, a superimposed reaction force torque calculating unit for calculating a superimposed reaction force torque in a steering wheel return direction by multiplying a steering angle detected by the steering angle sensor by a gain, and A controller that controls the gain to reduce the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is large and to increase the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is small. It is what.
[0013]
The electric power steering control device according to the present invention further includes a steering shaft reaction force torque sensor that detects a reaction force torque of the steering system, and a vehicle that is in a state quantity obtained by subtracting a friction term from the steering shaft reaction force torque. Road surface Road surface The road surface reaction force torque determination unit for obtaining the reaction force torque and the road surface reaction force obtained by the road surface reaction force torque determination unit. torque A superimposed reaction force torque calculator for calculating a superimposed reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying by a gain, and when the reaction torque of the steering system is large, the superimposed reaction force torque is reduced, And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction torque when the reaction torque is small.
[0014]
Furthermore, the electric power steering control device according to the present invention provides a road surface on which the vehicle travels. Road surface A road surface reaction torque determining unit for obtaining a reaction torque, and a superimposed reaction force torque for calculating a superimposed reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying the road surface reaction torque obtained by the road surface reaction torque determining unit by a gain. When the road surface reaction torque, which is a state quantity obtained by subtracting the friction term from the steering shaft reaction torque, is large, that is, when the steering shaft reaction torque is large, the superimposed reaction torque is reduced and the road reaction torque is reduced. And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque when the force torque is small, that is, when the steering shaft reaction force torque is small.
[0015]
The electric power steering control device according to the present invention also detects a steering shaft reaction force torque sensor that detects a reaction torque of a steering system, and a state quantity of any of a yaw rate, a lateral acceleration, and a skid angle of a vehicle. A state quantity sensor that performs a superimposition reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying a state quantity of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, or skid angle detected by the state quantity sensor by a gain. When the reaction torque of the reaction force torque calculation unit and the steering system is large, the superimposed reaction force torque is reduced and the reaction force of the steering system is reduced. torque And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque.
[0016]
Furthermore, an electric power steering control device according to the present invention includes a state quantity sensor that detects any state quantity among a yaw rate, a lateral acceleration, and a skid angle of a vehicle, and a road surface on which the vehicle travels. Road surface A road surface reaction force torque determination unit for determining reaction force torque, and a state amount detected by the state quantity sensor by multiplying any one of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, and sideslip angle by a gain in the return direction of the steering wheel. A superimposed reaction force torque calculation unit that calculates a superimposed reaction force torque; and when the road surface reaction force torque is large, the superimposed reaction force torque is reduced, and when the road surface reaction torque is small, the superimposed reaction force torque is increased. A control unit for controlling the gain as described above.
[0017]
Furthermore, an electric power steering control device according to the present invention is supplied to a steering angle sensor that detects a steering angle that represents a rotation angle from a neutral position of a steering wheel, and a power steering electric motor that is connected to a steering system. A motor current detector for detecting a motor current, a steering torque sensor for detecting a torque when the driver of the automobile steers, a motor current detected by the motor current detector and a steering torque sensor Steering shaft reaction force torque calculation unit for estimating reaction torque of the steering system from the steering torque, and multiplying the steering angle detected by the steering angle sensor by a gain to calculate a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel When the reaction force torque of the superposed reaction force torque calculation unit and the steering system is large, the superposition reaction force torque is reduced and the reaction force of the steering system is reduced. torque And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque.
[0018]
The reaction torque Ttran of the steering system is expressed by the following equation:
Ttran = Thdl + Tassist−J · dw / dt
Here, Thdl is the steering torque, Tassist is the assist torque by the motor, J · dw / dt is the inertia torque of the motor,
It is characterized by calculating | requiring by.
[0019]
Further, the road surface reaction torque is obtained by subtracting the steering system friction torque from the steering system reaction torque.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0021]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric power steering control device according to the present invention. The electric power steering control device of FIG. 1 measures the steering torque Thdl applied to the steering system when the driver turns the
[0022]
Dynamically, the sum of the steering torque Thdl and the assist torque Tassist rotates the steering system against the steering system reaction force (hereinafter referred to as steering shaft reaction torque) Ttran. In addition, when the steering handle 101 is rotated, the inertial force J · dw / dt of the
Ttran = Thdl + Tassist−J · dw / dt
[0023]
The assist torque Tassist by the
Tassist = Ggear · Kt · Imtr
Here, Ggear is a gear ratio of a reduction gear that transmits assist torque from the
[0024]
Further, the steering shaft reaction force torque Ttran is the sum of the road surface reaction torque Talign representing the reaction force from the road surface on which the vehicle travels and the friction torque Tfric in the steering mechanism.
[0025]
The
[0026]
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of
[0027]
As shown in FIG. 2, the
[0028]
Hereinafter, the operation of the
[0029]
According to the first embodiment, by making the gain for calculating the superimposed reaction force torque variable, the superimposed reaction force torque is reduced when the steering shaft reaction force torque is large, and when the steering shaft reaction force is small, the superimposed reaction force torque is reduced. Since it is possible to increase the force torque, as shown in FIG. 5 (a), the compensated steering shaft reaction force to which the superimposed reaction force torque is applied is compared with the case where the gain is constant (FIG. 5 (b)). Therefore, the return amount of the steering wheel can be improved without increasing the compensated steering shaft reaction force more than necessary. On a slippery road surface, when the gain is constant, the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut is difficult to understand (FIG. 6B), but the gain for calculating the torque in the handle return direction can be made variable. This makes it easier for the driver to understand the slippery feel (FIG. 6 (a)), so that it is possible to prevent the driver from turning too much on the slippery road surface.
[0030]
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the second embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0031]
The
[0032]
The operation of the second embodiment will be described based on the flowchart of FIG. In the first embodiment, the steering shaft reaction force torque is read and stored in the memory in step S3 of the flowchart of FIG. 3, and the steering angle F / B gain is output from the steering shaft reaction
[0033]
In the second embodiment, the same effect as described in the first embodiment can be expected, and when the road surface reaction force torque is directly measured by providing a load cell in the rack of the rack and pinion mechanism, etc. As in the second embodiment, the gain may be changed based on the road surface reaction torque instead of the steering shaft reaction torque.
[0034]
FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the third embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0035]
In the first embodiment, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the steering wheel angle by the gain. However, in the third embodiment, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the road surface reaction force torque by the gain. That is, after step S2, in step S12, the road surface reaction torque is read and stored in the memory, and in step S13, the steering shaft reaction torque is read and stored in the memory. 4, after determining the steering angle F / B gain according to the map diagram as shown in FIG. 4, in step S <b> 10 </ b> B, the road reaction force torque from the road surface
[0036]
According to the third embodiment, even if the steering wheel angle is not detected, if the steering shaft reaction force is small, a superimposed reaction force torque that is substantially proportional to the steering angle of the steering wheel is generated, and the steering shaft reaction force is large. In this case, the superimposed reaction force torque can be reduced.
[0037]
FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of the fourth embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0038]
In the first embodiment, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the handle angle by the gain. In the fourth embodiment, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the yaw rate by the gain, and each controller / compensator is calculated. Is output to an
[0039]
The operation of the fourth embodiment will be described based on the flowchart of FIG. In the first embodiment, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the handle angle by the gain. However, in the fourth embodiment, after step S2, the yaw rate γ is read and stored in the memory in step S14, and step S10C. Then, the superimposed reaction force torque is calculated by multiplying the yaw rate γ by the gain. Except this, it is exactly the same as in the first embodiment, and the gain is changed according to the output of the steering shaft reaction
[0040]
In the case of the fourth embodiment, by setting the superimposed reaction force torque to the product of the yaw rate and the gain, it becomes possible to generate the superimposed reaction force torque according to the vehicle behavior, and the vehicle spins. When the yaw rate is large even though the steering wheel angle is small, a large superimposed reaction torque can be applied, so the driver performs counter-steer operation to prevent spin. It becomes easy.
[0041]
FIG. 13 is a block diagram showing a functional configuration of the fifth embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0042]
In the fifth embodiment, an adder that calculates the superimposed reaction force torque by multiplying the gain of the yaw rate detected in the fourth embodiment above by phase compensation and calculates the sum of the outputs of the controllers / compensators. 141 is output. Except this, it is exactly the same as in the fourth embodiment, and the gain is changed according to the output of the steering shaft reaction
[0043]
The operation of the fifth embodiment will be described based on the flowchart of FIG. In the fifth embodiment, in step S15 after step S8, phase compensation is performed on the yaw rate γ detected in the fourth embodiment as described later, and in step S10D after step S9, the above-described embodiment is performed. 4 is obtained by multiplying the gain γp obtained by phase compensation of the yaw rate γ detected in
[0044]
Phase compensation is performed by the following calculation. (Reference: Kabaya Kogyo Co., Ltd .: Control and safety of automobiles, Sankaido, p175 (1996))
[0045]
For yaw rate phase compensation:
The transfer function from the handle angle to the yaw rate is expressed by the following equation.
[Expression 1]
However, D (s) is represented by the following equation.
[Expression 2]
here,
m: Vehicle weight
I: Moment of inertia around the z-axis passing through the center of gravity of the vehicle
L: Wheel base (l = lf + lr)
lf, lr: Horizontal distance from the front and rear axles to the center of gravity
Ff, Fr: front and rear tire cornering force
Kf, Kr: Cornering power of front and rear tires
n: Steering gear ratio
V: Vehicle speed
θ: Steering wheel steering angle
γ: Yaw rate
s: Laplace operator
A: Stability factor
And A is represented by the following equation.
[Equation 3]
The transfer function from the steering wheel angle to the yaw rate can be simply expressed in the following form.
[Expression 4]
From the above transfer function, the transfer function from the yaw rate to the steering wheel angle can be expressed in the following form.
[Equation 5]
Since this cannot be realized as it is, the following phase compensation LPF is added to this transfer function.
[Formula 6]
Finally, the phase compensation LPF is added to the transfer function from the yaw rate to the steering wheel angle, and can be realized by the following transfer function.
[Expression 7]
By discretizing this using a well-known method, it is realized by a microcomputer in the following form.
[Equation 8]
[0046]
For lateral acceleration phase compensation:
The transfer function from the steering wheel angle to the lateral G is expressed by the following equation.
[Equation 9]
From the above transfer function, the transfer function from the yaw rate to the steering wheel angle can be expressed in the following form.
[Expression 10]
By discretizing this by a well-known method, it takes the same form as the yaw rate.
[0047]
For phase compensation of skid angle:
The transfer function from the steering wheel angle to the skid angle can be expressed as the following equation, and the transfer function takes the same form as the yaw rate.
[Expression 11]
[0048]
In the case of the fifth embodiment, the yaw rate has a phase lag characteristic with a time constant of more than 1 Hz with respect to the steering wheel angle. Therefore, when steering is performed quickly, the phase of the superimposed reaction force torque becomes the steering wheel angle. However, the driver may feel uncomfortable because it is slightly delayed. In order to prevent this, if the gain is multiplied by the yaw rate whose phase has been advanced through a phase compensator corresponding to the inverse function of the transfer function of the yaw rate with respect to the steering wheel angle, the vehicle behavior is stable. In this case, the same steering feeling as when the steering wheel angle is multiplied by the gain is obtained. Further, for example, when the vehicle spins as shown in FIG. 16 by a steering operation as shown in FIG. 15 on a low μ road, the yaw rate is larger than when the vehicle travels normally on a high μ road or the like. As a result, since the steering wheel return current Itire is larger when the yaw rate F / B is performed than when the steering angle F / B is performed, that is, the superimposed reaction force torque is also larger (see FIG. 17), Counter steering can be done easily.
[0049]
FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of the sixth embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0050]
The sixth embodiment is different from the first embodiment except that the steering shaft reaction force torque is estimated and used from the output of the
[0051]
The operation of the sixth embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This flowchart specifically shows the operation “store in the steering shaft reaction force torque reading memory” in step S3 of FIG. 3 in the first embodiment.
[0052]
First, in step S31, the steering torque Thdl is read and stored in the memory, and in step S32, the output Tassist of the motor
[0053]
In general, the steering shaft reaction force torque Ttran is balanced with the steering torque Thdl and the assist torque Tassist by the
Ttran = Thdl + Tassist
Among these, the steering torque Thdl is always measured in the electric power steering and is known. Further, the assist torque Tassist by the
Tassist = Ggear · Kt · Imtr
[0054]
In the case of the sixth embodiment, it is not necessary to add a steering shaft reaction force torque sensor. Other effects are the same as those in the first embodiment.
[0055]
FIG. 20 is a block diagram showing a functional configuration of the seventh embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0056]
In the seventh embodiment, the steering shaft reaction force torque is added to the output of the
[0057]
The operation of the seventh embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This flowchart specifically shows the operation “read steering shaft reaction force torque and store it in memory” in step S3 of FIG. 3 in the first embodiment.
[0058]
In the sixth embodiment, the steering shaft reaction torque Ttran is estimated from the steering torque Thdl and the output Tassist of the motor
[0059]
That is, in the seventh embodiment, after step S32, in step S35, the motor acceleration is read from the
[0060]
The steering shaft reaction force torque Ttran balances the steering torque Thdl, the assist torque Tassist by the
Ttran = Thdl + Tassist−J · dω / dt
Among these, the steering torque Thdl is always measured in the electric power steering and is known. Further, as described above, the assist torque Tassist by the
Tassist = Ggear · Kt · Imtr
[0061]
The operational effects of the seventh embodiment are the same as those of the sixth embodiment.
[0062]
FIG. 22 is a block diagram showing a functional configuration according to the eighth embodiment of the present invention. In this figure, the part surrounded by the alternate long and short dash line is the part for calculating the target value of the current applied to the
[0063]
In the eighth embodiment, the steering reaction force torque is estimated using the output of the
The principle and effect are exactly the same as in the effect column of
[0064]
The operation of the eighth embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This flowchart specifically shows the operation “step S3 of the steering shaft reaction force torque is read and stored in the memory” and the operation of step S12 “reads the road reaction force torque and stores it in the memory” in the third embodiment. It is a thing.
[0065]
That is, the operation from step S31 to step S34 until the estimation of the steering shaft reaction force torque is the same as that of the seventh embodiment. In step S35, the road surface reaction force is estimated from the estimated steering shaft reaction force torque. Other than this, the configuration is exactly the same as in the third embodiment.
[0066]
The road surface reaction force Talign is a value obtained by subtracting the friction term Tfrp · sgn (ω) from the steering shaft reaction force torque Ttran, and is represented by the following equation.
Talign = Ttran− Tfrp · sgn (ω)
[0067]
In the case of the eighth embodiment, there is no need to provide a new sensor such as placing a load cell in the rack of the rack and pinion mechanism. Other effects are the same as those of the third embodiment.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the electric power steering control device according to the present invention is a steering shaft reaction force torque sensor that detects a reaction force torque of a steering system, and a steering angle detected by the steering angle sensor is multiplied by a gain. When the reaction force torque of the steering system is large, and when the reaction torque of the steering system is large, the superimposed reaction force torque is reduced, and when the reaction force of the steering system is small, And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque, so that when the steering shaft reaction force torque is large by making the gain for calculating the superimposed reaction force torque variable, Since the reaction torque is reduced and the superimposed reaction force torque can be increased when the steering shaft reaction force is small, Tearing shaft reaction force, as compared with the case of the gain constant, without increasing the steering shaft reaction force after compensation than necessary, it is possible to improve the return of the handle. On slippery roads, if the gain is constant, it will be difficult to understand the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut, but by making the gain for calculating the torque in the handle return direction variable, the slippery feel Therefore, it is possible to prevent the driver's steering wheel from being overcut on a slippery road surface.
[0069]
The electric power steering control device according to the present invention includes a steering angle sensor that detects a steering angle that represents a rotation angle from a neutral position of a steering handle, and a road surface reaction force torque that calculates a reaction force torque of a road surface on which the vehicle travels. A determining unit, a superimposed reaction force torque calculating unit that calculates a superimposed reaction force torque in a steering wheel return direction by multiplying a steering angle detected by the steering angle sensor, and when the road surface reaction force torque is large, And a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque when the road reaction force torque is small when the road surface reaction torque is small. By making the variable, the superimposed reaction force torque is reduced when the steering shaft reaction force torque is large, and the superimposed reaction force torque when the steering shaft reaction force is small. Since it is possible to increase the steering shaft reaction force after compensation with the addition of the superimposed reaction force torque, without increasing the compensated steering shaft reaction force more than necessary compared to the case where the gain is constant, It is possible to improve the return amount of the handle. On slippery roads, if the gain is constant, it will be difficult to understand the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut, but by making the gain for calculating the torque in the handle return direction variable, the slippery feel Therefore, it is possible to prevent the driver's steering wheel from being overcut on a slippery road surface. Further, by calculating the superimposed reaction force torque as the product of the steering angle and the gain, when the steering shaft reaction force is small without detecting the steering wheel angle, the superimposed reaction force torque is approximately proportional to the steering angle of the steering wheel. When the steering shaft reaction force is generated, the superimposed reaction force torque can be reduced.
[0070]
Furthermore, an electric power steering control device according to the present invention includes a steering shaft reaction force torque sensor that detects a reaction force torque of a steering system, a road surface reaction force torque determination unit that obtains a reaction force torque of a road surface on which the vehicle travels, A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying the road surface reaction force obtained by the road surface reaction force torque determination unit by a gain, and a large reaction force torque of the steering system A control unit that controls the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque and to increase the superimposed reaction force torque when the reaction force of the steering system is small. By making the gain to be variable, the superimposed reaction force torque is reduced when the steering shaft reaction force torque is large, and the superimposed reaction force torque when the steering shaft reaction force is small. Since it is possible to increase the steering shaft reaction force after compensation with the addition of the superimposed reaction force torque, without increasing the compensated steering shaft reaction force more than necessary compared to the case where the gain is constant, It is possible to improve the return amount of the handle. On slippery roads, if the gain is constant, it will be difficult to understand the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut, but by making the gain for calculating the torque in the handle return direction variable, the slippery feel Therefore, it is possible to prevent the driver's steering wheel from being overcut on a slippery road surface. Furthermore, when the road surface reaction torque is directly measured by providing a load cell in the rack of the rack and pinion mechanism, the gain is changed based on the road surface reaction torque instead of the steering shaft reaction torque.
[0071]
Furthermore, the electric power steering control device according to the present invention includes a road surface reaction force torque determining unit that calculates a reaction force torque of a road surface on which the vehicle travels, and a road surface reaction force torque determined by the road surface reaction force torque determining unit. A superimposed reaction force torque calculator that calculates a superimposed reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying the gain, and when the road surface reaction force torque is large, the superimposed reaction force torque is reduced and the road surface reaction torque is small. In some cases, the control unit is configured to control the gain so as to increase the superimposed reaction force torque. Therefore, when the steering shaft reaction force torque is large by making the gain for calculating the superimposed reaction torque variable, Therefore, it is possible to reduce the superimposed reaction force torque and increase the superimposed reaction force torque when the steering shaft reaction force is small. Steering shaft reaction force after compensation were larger than those of a gain constant, without increasing the steering shaft reaction force after compensation than necessary, it is possible to improve the return of the handle. On slippery roads, if the gain is constant, it will be difficult to understand the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut, but by making the gain for calculating the torque in the handle return direction variable, the slippery feel Therefore, it is possible to prevent the driver's steering wheel from being overcut on a slippery road surface. Furthermore, when directly measuring road reaction torque by providing a load cell in the rack of the rack and pinion mechanism, the gain should be changed based on the road reaction torque instead of the steering shaft reaction torque. Can do.
[0072]
The electric power steering control device according to the present invention also detects a steering shaft reaction force torque sensor that detects a reaction torque of a steering system, and a state quantity of any of a yaw rate, a lateral acceleration, and a skid angle of a vehicle. A state quantity sensor that performs a superimposition reaction force torque in the steering wheel return direction by multiplying a state quantity of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, or skid angle detected by the state quantity sensor by a gain. When the reaction torque of the reaction force torque calculation unit and the steering system is large, the superimposed reaction force torque is reduced, and when the reaction force of the steering system is small, the gain is increased. A control unit for controlling the vehicle behavior by making the superimposed reaction force torque the product of any of the state quantity and gain of yaw rate, lateral acceleration, and skid angle. If the relationship between the steering wheel angle and the vehicle behavior is different from that during normal driving, such as when the vehicle condition is unstable, an appropriate superimposed reaction force torque can be generated. Can be given.
[0073]
Furthermore, the electric power steering control device according to the present invention determines a state quantity sensor that detects any one of a vehicle yaw rate, lateral acceleration, and side slip angle, and a reaction force torque of a road surface on which the vehicle travels. And multiplying the state quantity of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, and sideslip angle detected by the state quantity sensor by a gain to obtain the superposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel. When the road reaction force torque is large, the superimposed reaction force torque calculating unit is configured to reduce the superimposed reaction force torque, and when the road surface reaction torque is small, the gain is set to increase the superimposed reaction force torque. A control unit for controlling the vehicle behavior by setting the superimposed reaction torque as a product of a state quantity and a gain in any one of yaw rate, lateral acceleration, and sideslip angle. Appropriate superimposed reaction force torque can be generated and the appropriate superimposed reaction force torque can be generated even when the relationship between the steering wheel angle and the vehicle behavior is different from that during normal driving, such as when the vehicle condition is unstable. Can be given.
[0074]
Furthermore, an electric power steering control device according to the present invention is supplied to a steering angle sensor that detects a steering angle that represents a rotation angle from a neutral position of a steering wheel, and a power steering electric motor that is connected to a steering system. A motor current detector for detecting a motor current, a steering torque sensor for detecting a torque when the driver of the automobile steers, a motor current detected by the motor current detector and a steering torque sensor Steering shaft reaction force torque calculation unit for estimating reaction torque of the steering system from the steering torque, and multiplying the steering angle detected by the steering angle sensor by a gain to calculate a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel When the reaction torque of the superimposed reaction torque calculation unit and the steering system is large, the superimposed reaction torque is reduced and the reaction force of the steering system is small. Includes a control unit that controls the gain so as to increase the superimposed reaction force torque, so that the steering shaft reaction force torque is increased by making the gain for calculating the superimposed reaction force torque variable. Sometimes, the superimposed reaction force torque can be reduced, and the superimposed reaction force torque can be increased when the steering shaft reaction force is small. Therefore, the compensated steering shaft reaction force with the superimposed reaction force torque has a constant gain. Compared to the case, the return amount of the steering wheel can be improved without increasing the compensated steering shaft reaction force more than necessary. On slippery roads, if the gain is constant, it will be difficult to understand the decrease in the road surface reaction force when the handle is cut, but by making the gain for calculating the torque in the handle return direction variable, the slippery feel Therefore, it is possible to prevent the driver's steering wheel from being overcut on a slippery road surface. Further, by calculating the superimposed reaction force torque as the product of the steering angle and the gain, when the steering shaft reaction force is small without detecting the steering wheel angle, the superimposed reaction force torque is approximately proportional to the steering angle of the steering wheel. When the steering shaft reaction force is generated, the superimposed reaction force torque can be reduced.
[0075]
The reaction torque Ttran of the steering system is expressed by the following equation:
Ttran = Thdl + Tassist−J · dw / dt
Here, Thdl is the steering torque, Tassist is the assist torque by the motor, J · dw / dt is the inertia torque of the motor,
In general, since the friction magnitude Tfrp is already known, it can be compensated only by knowing the rotation direction of the motor, and the rotation direction of the motor can be determined from the estimated value of the motor and the counter electromotive voltage. Compensation can be performed. Also in this case, there is no need to provide a new sensor such as placing a load cell in the rack of the rack and pinion mechanism.
[0076]
Furthermore, since the road surface reaction torque is obtained by subtracting the steering system friction torque from the steering system reaction torque, there is no need to actually measure the road surface reaction torque, and therefore it is necessary to provide a road surface reaction torque sensor. Disappears.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric power steering control device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the ECU according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of a return torque compensator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a map diagram showing a relationship between a steering shaft reaction force and a gain in the first embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams showing the relationship between the steering wheel angle and the steering shaft reaction torque in the first embodiment of the present invention, where FIG. 5A shows the case of the present invention and FIG. 5B shows the case of the conventional example. .
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a relationship between a steering wheel angle and a steering shaft reaction torque on a slippery road surface according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 6A shows the case of the present invention and FIG. Respectively.
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of a return torque compensator according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of a return torque compensation unit according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the return torque compensator according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the return torque compensator according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a time response of a handle angle in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a time response of a yaw rate in
FIG. 17 is a diagram showing a time response of a handle returning torque in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a flowchart showing a part of the operation of the return torque compensator according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a flowchart showing a part of the operation of the return torque compensator according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram showing a functional configuration of an ECU according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing a part of the operation of the return torque compensator according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a schematic configuration diagram of a conventional electric power steering control device.
FIG. 25 is a diagram showing a functional configuration of control means for controlling an electric motor in a conventional electric power steering control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
操舵系の反力トルクを検出するステアリング軸反力トルクセンサと、
前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A steering angle sensor for detecting a steering angle representing a rotation angle from a neutral position of the steering wheel;
A steering shaft reaction force torque sensor for detecting a reaction force torque of the steering system;
A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying the steering angle detected by the steering angle sensor with a gain;
A control unit for controlling the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is small;
An electric power steering control device comprising:
車両の走行する路面の路面反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、
前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A steering angle sensor for detecting a steering angle representing a rotation angle from a neutral position of the steering wheel;
A road surface reaction force torque determining section for determining the road surface reaction torque of a road surface on which the vehicle travels,
A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying the steering angle detected by the steering angle sensor with a gain;
A controller that controls the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is small;
An electric power steering control device comprising:
ステアリング軸反力トルクから摩擦項を減算した状態量である車両の走行する路面の路面反力トルクを求める路面反力トルク決定部と、
前記路面反力トルク決定部で求められた路面反力トルクにゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A steering shaft reaction force torque sensor for detecting a reaction force torque of the steering system;
A road surface reaction force torque determining unit for obtaining a road surface reaction force torque of a road surface on which the vehicle travels, which is a state quantity obtained by subtracting the friction term from the steering shaft reaction force torque;
A superimposed reaction force torque calculating unit that calculates a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying the road surface reaction force torque obtained by the road surface reaction force torque determining unit by a gain;
A control unit for controlling the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is small;
An electric power steering control device comprising:
前記路面反力トルク決定部により求められた路面反力トルクにゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
ステアリング軸反力トルクから摩擦項を減算した状態量である前記路面反力トルクが大きい時、すなわちステアリング軸反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時、すなわちステアリング軸反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A road surface reaction force torque determining section for determining the road surface reaction torque of a road surface on which the vehicle travels,
A superimposed reaction force torque calculating unit that calculates a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying the road surface reaction force torque obtained by the road surface reaction force torque determining unit by a gain;
When the road surface reaction torque, which is a state quantity obtained by subtracting the friction term from the steering shaft reaction force torque, is large, that is, when the steering shaft reaction force torque is large, the superimposed reaction force torque is reduced and the road surface reaction torque is small. A control unit for controlling the gain so as to increase the superimposed reaction torque when the steering shaft reaction torque is small,
An electric power steering control device comprising:
車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量を検出する状態量センサと、
前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A steering shaft reaction force torque sensor for detecting a reaction force torque of the steering system;
A state quantity sensor for detecting a state quantity of any of the yaw rate, lateral acceleration, and sideslip angle of the vehicle;
A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying a gain by one of the state quantities of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, and side slip angle detected by the state quantity sensor; ,
A control unit for controlling the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is small;
An electric power steering control device comprising:
車両の走行する路面の路面反力トルクを決定する路面反力トルク決定部と、
前記状態量センサにより検出された車両のヨーレート、横加速度、横滑り角のうちの何れかの状態量にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記路面反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記路面反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A state quantity sensor for detecting a state quantity of any of the yaw rate, lateral acceleration, and sideslip angle of the vehicle;
A road surface reaction torque determining unit that determines a road surface reaction torque of a road surface on which the vehicle travels;
A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying a gain by one of the state quantities of the vehicle yaw rate, lateral acceleration, and side slip angle detected by the state quantity sensor; ,
A controller that controls the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the road surface reaction torque is small;
An electric power steering control device comprising:
操舵系に接続された動力操舵用の電動機に供給されるモータ電流を検出するモータ電流検出器と、
自動車の運転者が操舵する際のトルクを検出する操舵トルクセンサと、
前記モータ電流検出器により検出されたモータ電流と前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクとから操舵系の反力トルクを推定するステアリング軸反力トルク演算部と、
前記操舵角センサにより検出された操舵角にゲインを乗じて操舵ハンドルの戻し方向の重畳反力トルクを演算する重畳反力トルク演算部と、
前記操舵系の反力トルクが大きい時には、前記重畳反力トルクを低減させ、前記操舵系の反力トルクが小さい時には、前記重畳反力トルクを増大させるように前記ゲインを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。A steering angle sensor for detecting a steering angle representing a rotation angle from a neutral position of the steering wheel;
A motor current detector for detecting a motor current supplied to an electric motor for power steering connected to a steering system;
A steering torque sensor for detecting torque when the driver of the car steers,
A steering shaft reaction force torque calculator that estimates a reaction torque of a steering system from the motor current detected by the motor current detector and the steering torque detected by the steering torque sensor;
A superimposed reaction force torque calculation unit for calculating a superimposed reaction force torque in the return direction of the steering wheel by multiplying the steering angle detected by the steering angle sensor with a gain;
A control unit for controlling the gain so as to reduce the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is large, and to increase the superimposed reaction force torque when the reaction force torque of the steering system is small;
An electric power steering control device comprising:
Ttran = Thdl + Tassist − J・dw/dt
ここで、Thdlは操舵トルク、Tassistはモータによるアシストトルク、J・dw/dtはモータの慣性トルク、
により求めることを特徴とする請求項7記載の電動式パワーステアリング制御装置。The reaction torque Ttran of the steering system is expressed by the following equation:
Ttran = Thdl + Tassist−J · dw / dt
Here, Thdl is the steering torque, Tassist is the assist torque by the motor, J · dw / dt is the inertia torque of the motor,
8. The electric power steering control device according to claim 7, wherein
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